چوب ترمو وود

چوب ترمو وود ۱۳۹۷-۲-۱۶ ۰۶:۴۵:۰۱ +۰۰:۰۰

ترمووود چیست؟

چوب به‌طور طبیعی، ماده ای زیست فروپاش و از نظر ابعادی، ناپایدار است. این خصیصه‌های ذاتی، مشکلاتی چون پوسیدگی و تاب برداشتن را برای طراحان و معماران به همراه می‌آورد. یک راه‌حل خلاقانه، پروسه‌ای اضافی است که اصلاح حرارتی نامیده می‌شود. محصول نهایی این پروسه چوب اصلاح شده با حرارات یا به اصطلاح ترمووود است، ترمووود الوار چوبی مناسب برای کاربردهای مختلف هستند؛ قطعاتی که در حالت عادی قابلیت کاربرد در محیط‌های بیرونی را نداشتند.
ما در این مطلب به تاریخچه، بررسی تخصصی ترمووود و نیز توضیح روش تیمار حرارتی ترمووود می‌پردازیم.

 

تاریخچه ترمووود و اصلاح حرارتی

زمان زیادی نیست که روش اصلاح حرارتی چوب و تولید ترمووود در آمریکا مورد استفاده قرار می‌گیرد اما سابقه این شیوه در اروپا به اوایل دهه ۱۹۹۰ برمی‌گردد. شیوه ای که با همکاری مدیران صنعتی و VTT، مرکز تحقیقات فنی فنلاند، با هدف افزایش کارایی منابع بزرگ اسکاندیناوی، بهبود یافت.

اصلاح حرارتی چیست؟

اصلاح حرارتی با استفاده از گرما و بخار، تغییراتی اساسی در خواص چوب ایجاد می‌کند و آن را به یک ماده آب‌گریز و نفوذناپذیر تبدیل می‌کند؛ بنابراین ابعاد چوب تغییر نخواهد کرد و در اثر رطوبت تاب برنمی‌دارد. همچنین تیمار حرارتی با تبدیل شکرهای طبیعی درون چوب به منابع غیرغذایی، مانع پوسیدگی و تغییر رنگ آن شده که این نیز به حفظ زیبایی چوب می‌انجامد.
چوب را در حالت عادی نمی‌توان در محیط‌های خیس و بیرونی استفاده کرد اما از آنجایی‌که چوب اصلاح ‌شده با حرارت، نه رطوبت را جذب می‌کند و نه آن را درون خود حفظ می‌کند؛ برای کاربردهای مختلفی چون نماهای بیرونی، ساخت عرشه و ایوان و کف‌پوش مناسب است.

مراحل انجام تیمار حرارتی ترمووود

یک پروسه سه مرحله‌ای در کوره و فقط با استفاده از گرما و آب، اصلاح حرارتی را به عنوان طبیعی‌ترین راه‌حل و فاقد مواد شیمیایی برای افزایش طول عمر چوب، معرفی کرده است که چرخه کامل آن ۲۴ تا ۷۲ ساعت زمان می‌برد.
مرحله اول: افزایش دما
در مرحله اول، دمای کوره را به سرعت تا ۲۱۲ درجه فارنهایت افزایش می‌دهند که روی ترکیبات طبیعی چوب اثر می‌گذارد که با استفاده از بخار، مانع از ترک برداشتن چوب در دماهای بالا می‌شوند. رطوبت موجود در چوب، از ۱۵-۲۰ درصد تا حدود صفر کاهش می‌یابد.
مرحله دوم: اصلاح حرارتی
در این فاز، دما را تا حدود ۴۱۵ درجه فارنهایت بالاتر می‌برند تا به رنگ دلخواه دست یابند. نتیجه آن یک چوب یکدست تیره و زیباست. در واقع در این مرحله، ظاهر چوب‌های معمولی بومی مانند چوب‌های وادراتی مطلوب می‌شود. بخار نیز مانع سوختن چوب در دماهای بالا می‌شود.
تغییر اسیدها و شکرهای طبیعی درون چوب در اثر دما، ایجاد تغییر در ساختار فیزیکی چوب را به همراه می‌آورد. کاهش قدرت جذب رطوبت در چوب منجر به کاهش فاسد شدن و پوسیدگی می‌شود. با کاهش میزان رطوبت موجود در چوب، میزان بادکردگی و کاهش ابعاد آن در اثر رطوبت نسبت به چوب معمولی تا ۶۰ درصد کاهش می‌یابد.
مرحله سوم: خنک‌سازی و بازسازی
دما را با اسپری کردن آب روی چوب و خنک‌سازی، کاهش می‌دهند و با مرمت دوباره آن، به چوب حدود ۴ تا ۶ درصد رطوبت می‌بخشند.
مرحله نهایی: برش دادن
در نهایت کارگران محلی، چوب‌های اصلاح شده با حرارت یا ترمووود را برای کاربردهای متنوع برش می‌دهند.

بررسی تخصصی ترمووود یا چوب اصلاح شده حرارتی

تمام خواص ذکر شده برای ترمووود متکی بر نتایج حاصل از آزمایش‌های مختلفی است که طی یک دوره چندساله توسط محققان گروه VTT از دانشگاه صنعتی هلسینکی (Helsinki) و دانشگاه هلسینکی فنلاند انجام شد. طی سال‌های ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۱، مقالات زیادی در مورد تغییرات شیمیایی چوب ناشی از تیمار حرارتی یا همان ترمووود ، تحت عنوان مکانیسم واکنش چوب اصلاح شده یا ترمووود، منتشر شده است. همچنین، عنوان تز دکتری ریستو کتالین (Risto Kotalianen) از دانشگاه جیسواسکیلا (Jyvaskyla) نیز تغییرات شیمیایی چوب طی دماهای ۱۵۰ تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد بود.
درک تغییرات فیزیکی و شیمیایی ناشی از پروسه افزایش دما، نیازمند داشتن اطلاعاتی پایه‌ای در مورد ترکیب شیمیایی، ساختار و ویژگی‌های فیزیکی چوب است.
ترکیبات اصلی چوب (سلولز، همی سلولزها و لیگنین) تحت گرما کاهش می‌یابند. البته پروسه کاهش سلولز و لیگنین آرام‌تر است و نسبت به همی سلولز در دماهای بالاتری کاهش می‌یابند. عصاره های مختلف درون چوب، راحت‌تر کاهش می یابند و در اثر گرما تبخیر می‌شوند.تیمار حرارتی به کاهش میزان رطوبت میانگین چوب می‌انجامد و مقدار آن در دما ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد نسبت به چوب اصلاح نشده، نصف می‌شود. هرچه رطوبت چوب بالاتر باشد؛ میزان این تغییر نیز بیشتر خواهد بود.

مقاومت در برابر حشرات
آزمایش‌های انجام شده توسط CTBA در فرانسه نشان داد که حشرات نوع Longhorn در چوب‌های نوع نرم یافت می‌شوند. گونه‌های Anobium Punctatum در شرایط خاصی به چوب‌های سخت حمله می‌کنند. Lyctus Bruneus در بعضی از چوب‌های سخت پیدا می‌شوند. آزمایش‌ها نشان داد که چوب اصلاح شده حرارتی در مقابل هر سه نوع حشره ذکر شده، مقاوم است. محققان دانشگاه Kuopio اثبات کردند؛ تیمار حرارتی، مقاومتی فوق‌العاده در برابر حشرات Longhborn به چوب می‌دهد و علت آن را کاهش هیدروکربن‌های ترپن در اثر حرارت، بیان کردند. پدیده دیگری که در این زمینه مشاهده شده، حمله موریانه‌ها است که به تحقیقات بیشتری نیاز دارد.
خطر حمله موریانه‌ها بیشتر در نیمکره جنوبی زمین اتفاق می‌افتد اما مواردی در مورد شایعه این مشکل در فرانسه و کشورهای شمالی اروپا نیز گزارش شده است. حمله موریانه‌ها از زیر ساختمان یعنی جایی که خورشید مستقیم نمی‌تابد؛ رخ می‌دهد. موریانه هم برای چوب و هم بتن، خطر محسوب می‌شود. راه‌حل‌های متفاوتی چون استفاده از یک لایه پلی‌اتیلن یا رنگ‌های بیوتمن در زیرا ساختمان، ارائه شده است. تا کنون، نتایج آزمایشات، تأثیر اصلاح حرارتی روی مقاومت در برابر موریانه را نشان نداده‌اند. اما تعدادی از آزمایش‌های منطقه‌ای از این موضوع خبر می‌دهند زیرا نوع موریانه‌ها به محیط بستگی دارد. به هرحال، حمله موریانه‌ها به تحقیق بیشتری نیازمند است.